Исследования качества питьевой воды

Исследования питьевой воды по полному перечню гигиенических показателей

Исследования питьевой воды проводятся для установления соответствия требованиям: СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»; СанПиН 2.1.4.116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»; СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»; ГОСТ 2874 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством»; ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования».

Процедуры исследования качества питьевой воды

Исследование качества питьевой воды производится силами специализированных организаций и включает в себя ряд процедур, посвященных:

· анализу воды, получаемой из родников, колодцев, скважин;

· анализу воды для питья из систем водоснабжения (водопроводной воды);

· анализу воды в плавательных бассейнах;

· анализу промышленных и городских сточных вод;

· анализу сточных ливневых вод;

· проверке качества различных минеральных вод и бутилированной воды;

· анализу воды, используемой в аналитических исследованиях и дистиллированной воды;

· исследованиям иных типов воды.

Процесс и методики исследования качества питьевой воды должны осуществляться по всем регламентированным нормирующими действующими документами показателям. Определяется, в частности, содержание:

· СПАВ;

· ионов металлов;

· пестицидов;

· анионов;

· фенолов и иных токсических веществ.

Исследование качества питьевой воды завершается составлением протокола испытаний и выдачей рекомендаций, позволяющих совершенствовать способы очистки питьевой воды, может также осуществляться подбор необходимых фильтров.

Лабораторные исследования водопроводной (питьевой) воды:

· сокращенный химический анализ питьевой воды;

· расширенный химический анализ питьевой воды;

· бактериологический анализ;

· анализ водопроводной воды на содержание легионелл;

· токсикологический анализ;

· биотестирование питьевой воды.

Лабораторное исследование и анализ артезианской воды (воды из скважины): бактериологический и химический анализ.

Химический анализ сточных вод (бактериологический и расширенный/ сокращённый химический анализ, токсикологический анализ — биотестирование).

Лабораторное исследование питьевой и природной воды: химический и бактериологический анализ, токсикологическое исследование воды, биотестирование.

V. Химия и литосфера (5 часов)

Недра Земли

Недра в узком смысле слова - это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются полезные ископаемые. Недра земли богаты полезными ископаемыми, которые издавна используются человеком и составляют основу ведущих отраслей мирового хозяйства. Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недрах, составляет понятие «минеральные ресурсы», которые являются основой для развития важнейших отраслей промышленности (энергетика, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство). На территории России известно несколько тысяч месторождений топливно-энергетического комплекса, нерудного сырья и подземных вод. Вместе с тем после распада СССР возникла проблема создания собственной сырьевой базы марганцевых, хромитовых, фосфоритовых руд, крупные месторождения которых на территории страны практически отсутствуют. При наличии сырьевой базы не добываются титан, ртуть. Прогнозные ресурсы практически всех видов минерального сырья в целом по стране весьма значительны, но реализация их требует систематических инвестиций в геологическое изучение недр. Большинство месторождений полезных ископаемых содержит ряд компонентов, извлечение которых представляет немалую экономическую выгоду для народного хозяйства. Иногда сопутствующие вещества имеют самостоятельное значение, а общая экономическая ценность их нередко превышает ценность основного компонента. Комплексное использование минеральных ресурсов существенно сокращает потери ископаемых и расширяет сырьевую базу, представляет большую экономическую выгоду.

На территории России запасы полезных ископаемых составляют Единый государственный фонд. В настоящее время отношения пользования Государственным фондом недр регулируется законом РФ «О недрах» и «Об охране окружающей среды». Непрерывный рост потребления минерального сырья в народном хозяйстве вызывает настоятельную необходимость бережного и хозяйственного использования богатств наших недр. От того, как будут использоваться эти богатства, во многом зависит успешное развитие экономики, рост материального благосостояния и культурного уровня жизни населения. Улучшение использования минерального сырья - одно из важнейших условий снижения материальных затрат в народном хозяйстве. Оно способствует совершенствованию структуры производства, повышает отдачу основных фондов.

В последнее время недра становятся средой временного обитания человека (метро, бомбоубежища, шахты, штольни). В старых выработках организуют подземные хранилища продуктов. Отработанные пространства в месторождениях каменной соли используются для лечения астмы, аллергии и некоторых других заболеваний. Возможно, в дальнейшем в недрах будут строить жилые помещения, уже теперь строят метро, многоэтажные подземные гаражи, торговые центры и т.д. Человек получает 36% энергии за счет сжигания нефти, по 24% - за счет сжигания газа и угля, 6% - на атомных электростанциях (АЭС), 5% - за счет гидроресурсов, 5% - при сжигании древесины и торфа. Источники получения энергии постоянно меняются в зависимости от изменения ресурсов, научно-технического прогресса, экономических затрат. Интенсивность добычи полезных ископаемых постоянно нарастает. Если за последние 25 лет население Земли увеличилось на 50%, то потребление угля возросло в 2 раза, железной руды - в 3, нефти и газа - почти в 6 раз. Деятельность людей становится мощным геологическим фактором. Подсчитано, что за шесть последних лет XX столетия из недр Земли добыто 8,3 млрд. т руд и горючих ископаемых. Объемы добываемых руд сравним с объемом ежегодного стока рек. Известно, что в Мировой океан ежегодно выносится около 15 млрд. т твердых частиц.

Темпы роста производства и потребления минеральных ресурсов за период с 1980 по 2005 гг. составили 650-1100% в развитых странах и 310% в развивающихся. Происходит резкий рост потребления энергоресурсов: за указанный период оно выросло с 4-5 до 8-9 млн. т условного топлива в год. К концу 2010 года потребление энергоресурсов возросло до 13-14 млн. т условного топлива в год. Сейчас в горнодобывающей промышленности объем перерабатываемой горной массы составляет около 30-32 млрд. мі в год. Наибольший объем добычи приходится на железную руду. Таким образом, перспектива нехватки сырьевых ресурсов - реальная опасность для человечества, а энергетический голод не выдумка скептиков: некоторые страны уже испытывают недостаток энергетических ресурсов. Поэтому охрана недр становится важнейшей проблемой всего человечества.

 

Полезные ископаемые.

Полезные ископаемые - горные породы, непосредственно используемые в народном хозяйстве, и природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены минералы, ценные для различных отраслей. Природными ресурсами для основных видов продукции горных предприятий служат полезные ископаемые, которые делятся на металлические, неметаллические и горючие. Классификация полезных ископаемых:

· топливно - энергетические (нефть, газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды и т.д.);

· рудные ресурсы (железная и марганцевая руда, бокситы, хромиты, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов);

· природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые (известняк, доломит, глина, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмазы);

· горно - химическое сырье (апатиты, фосфориты, поваренная и калийная соль, сера, барит, бром, йодсодержащие растворы);

· гидроминеральные ресурсы (подземные, пресные и минерализованные воды);

· минеральные ресурсы океана (рудоносные жилы, пласты континентального шельфа и железомарганцевые конкреции на глубинах 3-6 км);

· минеральные ресурсы морской воды (железо, свинец, уран, золото, натрий, хлор, бром, магний, поваренная соль, марганец).

Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.). Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения — районы, провинции и бассейны.

Область науки и технологии, посвящённая добыче полезных ископаемых, именуется горным делом. Учение о полезных ископаемых формировалось с нарастанием потребностей человеческого общества в минеральном сырье, в связи с развитием горного дела.

Согласно Конституции РФ недра являются государственной собственностью и предоставляются в пользование организациям в целях геологического изучения, добычи полезных ископаемых, строительства подземных сооружений различного назначения специальным разрешением в виде лицензии и оформляются на основании акта, удостоверяющего горный отвод и определяющего размеры выделенного участка недр. Потребителями полезных ископаемых является железорудная промышленность, цветная металлургия, угольная промышленность, промышленность горно-химического сырья и строительных материалов.

Продукция рудников и карьеров - природное минеральное сырье, называемое рудой. Руда - это горная порода, содержащая металлы и их соединения или неметаллические материалы (асбест, барит, сера, алмазы, слюда и т.д.) в количестве и виде пригодном для их извлечения при современном состоянии техники. Продукция угольных шахт - уголь, которым по химическим и технологическим свойствам подразделяется на бурый, каменный, антрацит, горючие сланцы. Помимо этого, каменный уголь делится еще на десять классов - марок. Основная продукция горных предприятий промышленности нерудных материалов: щебень, гравий, песок, песчано-гравийная смесь, бутовый камень.

В настоящее время большинство добываемых полезных ископаемых в своем природном виде не соответствует требованиям потребителей в отношении качества. Продукция горных предприятий соответствующего качества и в достаточном количестве получается после обогащения. В стране ведутся государственные кадастры природных ресурсов как определенный свод данных: земельный, месторождений полезных ископаемых, лесной, животного мира, водный.

Полезные ископаемые формировались вследствие эндогенных и метаморфогенных процессов в недрах Земли, а также благодаря экзогенным процессам на её поверхности.

При эндогенных процессах полезные ископаемые возникали вследствие кристаллизации магмы и выделяющихся из неё горячих газовых и жидких минерализованных растворов. Метаморфизм приводил к возникновению полезных ископаемых, обязанных перегруппировке минерального вещества вследствие высоких давлений и температур в глубине Земли.

При внедрении и остывании в земной коре магматических расплавов образуются магматические месторождения полезных ископаемых, залегающие внутри интрузивных массивов и составляющие часть этих массивов. С интрузивами основного состава связаны хромовые руды, железные руды, титановые руды, никелевые руды, медные руды, кобальтовые руды, платиновые руды. К щелочным массивам магматических пород приурочены руды фосфора, танталовые руды, ниобиевые руды и редкометалльные руды. С гранитными пегматитами генетически связываются месторождения слюд, полевых шпатов, драгоценных и поделочных камней, бериллиевые руды, литиевые руды, руды цезия, ниобия, тантала, частично олова, урана и редкоземельных элементов.  В карбонатитах, ассоциированных с ультраосновными щелочными и метаморфогенными породами, накапливаются руды железа, меди, ниобия, тантала, редкоземельных элементов, а также апатита и слюд. В альбититах формируются залежи урановых руд, ниобия, циркония, ториевых руд, лития, бериллия и редкоземельных элементов. В скарновых месторождениях находятся промышленные скопления руд железа, меди, кобальта, свинца, вольфрамовые руды, молибденовые руды, оловянные руды, руды бериллия, урана, золотые руды, борные руды, горный хрусталь, графит и другие полезные  ископаемые. Большое количество полезных ископаемых концентрируется  в пневматолитовых месторождениях и гидротермальных месторождениях, образующихся при температурах от 700 до 50°С из горячих газовых и жидких водных растворов, выделяющихся в процессе кристаллизации и остывания гранитных и базальтовых магм. Среди них главное значение имеют месторождения руд меди, никеля, кобальта, цинка, свинца, висмутовые руды, руды молибдена, вольфрама, олова, лития, бериллия, тантала, ниобия, мышьяковые руды, сурьмяные руды, ртутные руды, руды кадмия, индия, селена, серные руды, руды золота, серебра, урана, радия, кварц, баритовые руды, флюоритовые руды, асбест и другие полезные ископаемые. В колчеданных месторождениях вулканогенно-осадочного и вулканогенно-метасоматического происхождения сосредоточены запасы меди, цинка, свинца и барита. В стратиформных месторождениях среди известняков, песчаников и сланцев находятся руды меди, цинка, свинца, сурьмы, ртути и флюорита.

При экзогенных процессах на поверхности Земли возникали осадочные, россыпные и остаточные месторождения полезных ископаемых. Осадочные полезные ископаемые накапливались на дне древних морей, озёр, рек и болот, образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных породах. Среди них выделяются механические, химические и биохимические (органогенные) осадки. К механическим осадкам относятся гравий, песок и глина, к химическим осадкам — некоторые известняки, доломиты, соли, а также руды алюминия (бокситы), железа, марганцевые руды, местами руды меди и других цветных металлов. К биохимическим осадочным отложениям принадлежат, по мнению большинства учёных, месторождения нефти и горючего газа, а также угля, горючих сланцев, диатомитов, некоторых разновидностей известняков и других полезных ископаемых.

Лабораторная работа Определение величины рН почвы.

Ход работы.

Определение величины рН раствора производят в таком порядке:

1. Наливают 2—3 см³ исследуемого раствора в фарфоровую палетку и добавляют 2—3 капли универсального индикатора. Перемешав смесь стеклянной палочкой, сравнивают полученную окраску жидкости с окраской бумажной цветной шкалы, величина рН раствора равна значению рН против соответствующей бумажной цветной шкалы. С помощью универсального индикатора можно определить концентрацию водородных ионов рН от 3 до 8 (с точностью до 0,5)

2. После предварительного определения рН раствора посредством универсального индикатора подбирают индикатор Михаэлиса (группу пробирок-эталонов) для более точного определения рН. Индикатор берется с таким рядом пробирок, которое имеют величину рН, определенную универсальным индикатором. Например, при определении Универсальным индикатором рН = 6, следует взять индикатор пара — нитрофенол. Если при установлении универсальным индикатором раствор обнаружил величину рН, которую можно определять двумя индикаторами, испытывают оба и берут тот из них, который дает с испытуемым раствором интенсивность окраски, отвечающую среднему эталону соответствующего индикатора.

3. Установив необходимый индикатор, берут 3 см³ испытуемого раствора чистую пробирку прибора и добавляют 1 см³ выбранного индикатора. Перемешав смесь стеклянной палочкой, и, дав смеси отстояться в течение 2—3 минут, помещают пробирку с раствором в среднее отверстие компаратора сравнивают цвет раствора с цветом эталонов соответствующего индикатора (например, при рН порядка шести с пробирками пара-нитрофенола). Для сравнения окраски рядом с испытуемым раствором по обе его стороны помещают одну за другой пробирки-эталоны, пока не найдут нужный эталон цвет которого соответствует цвету раствора. При просмотре держат пробирки против светлого фона и просвет. В случае светлой окраски растворов пользуются также синим светофильтром для затемнения фона.

4. Если испытуемый раствор мутен, то его наливают также в другие пробирки и помещают против сравниваемых эталонов (за ними) для компенсации этой мутности, а против испытуемого раствора ставят пробирку с дистиллированной водой. Величина рН раствора будет равна той, которая надписана на соответствующем эталоне, имеющем такую же окраску. Если окраска раствора является промежуточной между двумя расположенными рядом эталонами, то рН его также имеет соответственно среднее значение. Растворы индикаторов и пробирки-эталоны следует хранить в темноте, так как они изменяются под действием света.

Приготовление стандартной шкалы.

В качестве индикаторов берут красители нитрофенолового ряда, имеющие в определенном интервале рН желтую окраску различной степени интенсивности. В начале готовят основные растворы индикаторов (табл. 1).

Таблица 2.

Индикатор	Интервал рН	Приготовление основного раствора.
b-инитрофенол   aдинитрофенол   g-Динитрофенол n-Нитрофенол   м-Нитрофенол	2,2—4,0   2,8—4,5   4,0—5,5 5,2—7,0   6,7—8,4	0,1г в 300 мл дистиллированной  воды. 0,1г в 200 мл дистиллированной воды. То же. 1,0г в 100 мл дистиллированной воды. 0,3г в 100 мл дистиллированной воды.

 

Рабочий раствор индикатора готовится из основного разбавлением в 10 раз (для b-динитрофенола в 100 раз). Определенное количество рабочего раствора индикатора смешивают в пробирке из легкоплавкого бесцветного стекла с 0,1 н. раствором карбоната натрия так, чтобы общий объем раствора был 7 мл (табл. 3).

Приготовление шкалы для определения рН.

Таблица 3.

№ про-бирки	b-Динитро-фенол		a-Динитрофенол		g-Динитрофенол		n-Нитрофенол		м-Нитрофенол
	Объем, мл	рН	Объем, мл	рН	Объем, мл	рН	Объем, мл	рН	Объем, мл	рН
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.	2,44 1,68 1,15 0,76 0,49 - - - -	3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 - - - -	6,7 5,7 4,6 3,4 2,5 1,74 1,2 0,78 0,74	4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8	6,6 5,5 4,5 3,4 2,4 1,65 1,1 0,51 -	5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 -	4,05 3,0 2,0 1,4 0,94 0,63 0,4 0,25 0,16	7,0 6,8 6,6 6,4 6,2 6,0 5,8 5,6 5,4	5,2 4,2 3,0 2,3 1,5 1,0 0,56 0,43 0,27	8,4 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8

 

Приготовленную стандартную шкалу хранят в темном месте. Приближенно (с точностью) до 0,5 рН можно определить в пределах от 4,0 до 9 универсальным индикатором.

Приготовление универсального индикатора.

а) 0,04 г метилового оранжевого, 0,02 г метилового красного, 0,12 г нафтолфтолеина и 0,08 г фенолфталеина растворяют в 10 мл 70%-ного этилового спирта. Интервал рН 4- 9.

б) 0,04 г метилового красного, 0,06 г диметилазобензола и 0,08 г бромтимолого синего растворяют в 100 мл спирта. Интервал рН 4—8.

Окраска растворов изменяется от розовой до темно-зеленой. В качестве эталона берут цветную шкалу, нанесенную на пленку или бумагу. В отсутствие цветной шкалы готовят серию стандартных буферных растворов с определенным рН.

Реактивы: 1) Стандартная индикаторная шкала. 2) Универсальный индикатор. 3) Рабочие растворы индикаторов.

 

 

Почва.

По́чва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий  собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Почвы являются функцией от климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, микроорганизмов, растений и животных (то есть биоты в целом), человеческой деятельности и изменяются со временем.

Почва — самостоятельное естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твёрдых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия.

Почвоведение — наука, занимающаяся изучением почвы.

Около 50—60 % объёма и до 90—97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минералогический состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.

Минералы, являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных. В зоне гипергенеза большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью разрушается. Одними из первых разрушаются оливин, амфиболы, пироксены, нефелин. Более устойчивыми являются полевые шпаты, составляющие до 10—15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами. Высокой стойкостью отличаются эпидот, дистен, гранат, ставролит, циркон, турмалин.

Содержание их обычно незначительно, однако позволяет судить о происхождении материнской породы и времени почвообразования. Наибольшую устойчивость имеет кварц, который выветривается за несколько миллионов лет. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания, сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит его относительное накопление.

Почва характеризуется высоким содержанием вторичных минералов, образованных в результате глубокого химического преобразования первичных, или же синтезированных непосредственно в почве. Особенно важна среди них роль глинистых минералов — каолинита, монтмориллонита, галлуазита, серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, липкостью и т. д. Этими свойствами во многом обусловлена поглотительная способность почв, её структура и, в конечном счёте, плодородие.

Высоко содержание минералов-оксидов и гидроксидов железа (лимонит, гематит), марганца (вернадит, пиролюзит, манганит), алюминия (гиббсит) и др., также сильно влияющие на свойства почвы — они участвуют в формировании структуры, почвенного поглощающего комплекса (особенно в сильно выветреных тропических почвах), принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. Большую роль в почвах играют карбонаты (кальцит, арагонит). В аридных регионах в почве нередко накапливаются легкорастворимые соли (хлорид натрия, карбонат натрия и др.), влияющие на весь ход почвообразовательного процесса.

В почве содержится некоторое количество органического вещества. В органогенных (торфяных) почвах оно может преобладать, в большинстве же минеральных почв его количество не превышает нескольких процентов в верхних горизонтах.

В состав органического вещества почвы входят как растительные и животные остатки, не утратившие черт анатомического строения, так и отдельные химические соединения, называемые гумусом. В составе последнего находятся как неспецифические вещества известного строения (липиды, углеводы, лигнин, флавоноиды, пигменты, воск, смолы и т. д.), составляющие до 10—15 % всего гумуса, так и образующиеся из них в почве специфические гумусовые кислоты.

Гумусовые кислоты не имеют определённой формулы и представляют собой целый класс высокомолекулярных соединений. Элементный состав гуминовых кислот (по массе): 46—62 % C, 3—6 % N, 3—5 % H, 32—38 % O. Состав фульвокислот: 36—44 % C, 3—4,5 % N, 3—5 % H, 45—50 % O. В обоих соединениях присутствуют также сера (от 0,1 до 1,2 %), фосфор (сотые и десятые доли %). Молекулярные массы для гуминовых кислот составляют 20—80 кДа (минимальная 5 кДа, максимальная 650 кДа), для фульвокислот 4—15 кДа. Фульвокислоты подвижнее, растворимы на всём диапазоне pH (гуминовые выпадают в осадок в кислой среде). Отношение углерода гуминовых и фульвокислот (C_гк/C_фк) является важным показателем гумусового состояния почв.

В молекуле гуминовых кислот выделяют ядро, состоящее из ароматических колец, в том числе азотсодержащих гетероциклов. Кольца соединяются «мостиками» с двойными связями, создающими протяжённые цепи сопряжения, обуславливающие тёмную окраску вещества. Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, в том числе углеводородного и полипептидного типов. Цепи несут различные функциональные группы (гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, аминогруппы и др.), что является причиной высокой ёмкости поглощения — 180—500 мг-экв/100 г.

О строении фульвокислот известно значительно меньше. Они имеют тот же состав функциональных групп, однако более высокую ёмкость поглощения — до 670 мг-экв/100 г.

Механизм формирования гумусовых кислот (гумификация) до конца не изучен. По конденсационной гипотезе (М. М. Кононова, А. Г. Трусов) эти вещества синтезируются из низкомолекулярных органических соединений. По гипотезе Л. Н. Александровой гумусовые кислоты образуются при взаимодействии высокомолекулярных соединений (белки, биополимеры), затем постепенно окисляются и расщепляются. Согласно обеим гипотезам в этих процессах принимают участие ферменты, образуемые преимущественно микроорганизмами. Есть предположение о чисто биогенном происхождении гумусовых кислот. По многим свойствам они напоминают тёмноокрашенные пигменты грибов.

Почва — это среда обитания множества организмов. Существа, обитающие в почве, называются педобионтами. Наименьшими из них являются бактерии, водоросли, грибки и одноклеточные организмы, обитающие в почвенных водах. В одном м³ может обитать до 10¹⁴ организмов. В почвенном воздухе обитают беспозвоночные животные, такие как клещи, пауки, жуки, ногохвостки и дождевые черви. Они питаются остатками растений, грибницей и другими организмами. В почве обитают и позвоночные животные, одно из них — крот. Он очень хорошо приспособлен к обитанию в абсолютно тёмной почве, поэтому он глухой и практически слепой.

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.

· Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием нанофауна (простейшие, коловратки, тихоходки,нематоды и др.), почва — это система микроводоемов.

· Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием микрофауна. Размеры представителей микрофауны почв — от десятых долей до 2-3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые (коллемболы, протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию.

· Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями мезофауны. Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва — плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путём раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы.

· Мегафауна или макрофауна почв — это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки, цокоры, кроты Евразии, златокроты Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни.

· Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики, сурки, тушканчики, кролики, барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Целый ряд других животных использует их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Норники обладают чертами строения, характерными для наземных животных, но имеют ряд приспособлений, связанных с роющим образом жизни.

 

23. Почва и здоровье человека. Деградация и загрязнение земель.

Деградация земель

Острейшей экологической проблемой в России является деградация земель. Ярким примером данного служит некогда славившиеся богатством кормового разнотравья черные земли Прикаспия, раскинувшиеся на миллионы гектаров. Большая их часть стала полупустыней, русло канала Волга-Чаграй, строительство которого было прекращено, являет картину удручающего экологического бедствия.

В связи со строительством водохранилищ на реках площадь затопленных земель превысила 30 млн. га. Все больше становятся площади подтопленных земель (в Ставропольском крае, например, за последние десять лет они увеличились с 0,3 до 1,2 млн. га.) Вследствие подъема вод Каспийского моря затоплено и подтоплено 560 тыс. га сельскохозяйственных угодий.

Кислые почвы на сельхозугодьях выявлены на 48,7 млн. га, из них 37,1 млн. га пашни. В лесостепной и центрально-черноземной зонах участились кислотные дожди, что вызывает деградацию почв и приход свежих ареалов кислых почв. На 50% площади черноземов, раньше не требовавших известкования, данный способ становится нужен. Продолжаются процессы деградации, разрушения и уничтожения почв в засушливых районах на юго-востоке европейской части России, где на  некогда продуктивных пастбищах и землях в настоящее время  огромную площадь занимают барханные пески. Деградация пастбищных земель в тундре происходит вследствие нарушения растительного покрова при освоении месторождений полезных ископаемых, неконтролируемого бездорожного проезда автотранспорта, перегрузок оленьих пастбищ скотом, проведения геологоразведочных работ. Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель несанкционированными свалками промышленных, бытовых, сельскохозяйственных и свежих отходов производств и потребления.  Вокруг большинства промышленных предприятий земли загрязнены токсичными веществами. В России выявлено 730 тыс. га земель с чрезвычайно опасной степенью загрязнения почв.

Самыми сильными источниками загрязнения почвенных покровов являются крупные комбинаты цветной металлургии. В прилегающих к ним землях зарегистрированы высокие степени тяжелых металлов, относящихся к i классу опасности. Объясняется это прежде всего тем, что на горнодобывающих предприятиях отрасли  пока еще преобладает открытый метод добычи минерального сырья. В десятках городов вблизи металлургических предприятий в почвенном покрове обнаружены тяжелые металлы в числе, равном либо превышающем ПДК. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое служба занимает рудная пристань (Приморский край), где расположен завод по выплавке свинца. Содержание тут в почве свинца составляет 300 ПДК. В Белово (Кемеровская территория) содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК, в Ревде (Свердловская территория) - 5 ПДК. Возросло содержание тяжелых металлов в почвах Московской территории. Например, в горках Ленинских концентрация в почве кадмия в 70-100 раз больше фонового, в районе Серпухова - в 70 раз больше фонового. Превышение ПДК подвижных форм свинца в 40 и более раз зафиксированы в почвах Новосибирска, Томска, марганца - Новосибирска, Томска. Превышение ПДК подвижных форм меди в 10 и более раз выявлено в почвах Владивостока. Вокруг иркутского и братского алюминиевых заводов среднее содержание валовой формы фтора в почвах пятикилометровой зоны больше фонового  в 13 и 19 раз, максимальное - в 58 и 156 раз. Содержание водорастворимого фтора в почвах вокруг промышленных предприятий Братска, Кировограда, Новосибирска превышает ПДК в 5-95 раз.

В десятки раз превышает ПДК загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в службах, связанных с ее добычей, переработкой, транспортировкой и распределением. В Иванове и Томске максимальное содержание нефти превышает фоновый уровень в 9-56 раз, среднее - в 4-7 раз. Высокая степень загрязнения почв отмечена в области Волгоградского нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) и в радиусе 250 м вокруг него. Загрязнение нефтепродуктами вокруг Новокуйбышевского НПЗ выявлено в радиусе 1 км. Нефтепродуктами пропитан слой почвы на глубине 0,5 м. Аэрокосмическая съемка снежного покрова показала, что зона негативного влияния комбината черной металлургии наблюдается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Помимо того, увеличилось время содержания тяжелых металлов в почве. Например, в Магнитогорске данный показатель составляет: по свинцу - 46 лет, по меди - 0,1 года, цинку - 0,5-1,7 года, никелю - 0,6 года, марганцу - 81 год, кобальту - 9,5 лет. Инфильтрация нефти и нефтепродуктов привела к образованию крупных подземных их залежей в Ангарске, Моздоке, Туапсе, Ейске, Орле, Новокуйбышевске, Уфе, Комсомольске-на-Амуре и других городах.

Система показателей, отражающих изменение процессов почвообразования.

Промышленные и сельскохозяйственные загрязнения изменяют свойства почвы и почвообразовательных процессов, снижают возможное плодородие, технологическую и питательную ценность сельскохозяйственной продукции и т.д. Для контроля, определения комплекса природоохранных мероприятий и прогноза возможной продуктивности почвы разработана единая система показателей, отражающих изменение процессов почвообразования и как итог - свойств почвы. Система показателей позволяет анализировать состояние почвы (водно-физические, химические и биологические свойства) в условиях антропогенных загрязнений. Разделение почв учитывает воздействие загрязняющих веществ на такие почвенные изменения, как:

а) продукции биомассы;

б) хозяйственных частей урожаев;

в) технологической ценности данных урожаев;

г) питательной ценности урожаев;

д) ухудшение санитарно-гигиенической ценности.

По уровня устойчивости к загрязняющим веществам почвы разделяют на:

· чересчур стабильные;

· постоянные;

· среднеустойчивые;

· малоустойчивые;

· чрезмерно малоустойчивые.

По уровня чувствительности к загрязняющим веществам почвы разделяют на:

· чересчур чувствительные;

· чувствительные;

· среднечувствительные;

· малочувствительные;

· стабильные.

Устойчивость либо чувствительность почв к загрязняющим веществам целесообразно определять в соответствии с:

а) содержанием гумуса;

б) качеством гумуса;

в) биологической активностью;

г) глубиной гумусового горизонта;

д) содержанием фракции (механический состав почвы);

е) частями глиностных минералов;

ж) глубиной почвенного профиля.